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Revue qubcoise de psychologie, 23(2), 2002 LES LOBES FRONTAUX ET LE CONTRLE COGNITIF

Franois RICHER1 Claudine BOULET Centre Hospitalier de lUniversit de Montral Centre Hospitalier de lUniversit de Montral Universit du Qubec Montral Universit du Qubec Montral Rsum

Les dysfonctionnements des rgions frontales du cerveau donnent lieu des troubles de contrle cognitif qui affectent la planification des actions, lattention perceptive, et lvocation mnsique. Ces troubles sont aussi observs chez la majorit des personnes atteintes de psychopathologies ou de troubles neurologiques centraux. Les troubles de contrle cognitif affectent spcialement les tches difficiles, peu pratiques ou comportant une interfrence. Les erreurs commises par les personnes atteintes (ex: persvrations, substitutions, capture) indiquent que des processus comptitifs sont en jeu. Des donnes rcentes suggrent que le cortex frontal interagit avec dautres rgions de faon biaiser ces processus comptitifs en faveur des buts viss. Le contrle cognitif dpend probablement dune consolidation interactive dactivit dans des circuits fronto-postrieurs. Les perturbations de cette consolidation par linterfrence expliquent plusieurs aspects des troubles de contrle cognitif.

Mots cls : Attention, fonctions excutives, planification des actions, mmoire de travail, rappel mnsique, slection des rponses, striatum, cortex

1. Correspondance : F. Richer, Centre de neuroscience de la cognition, Universit du

Qubec Montral, C. P. 8888, Montral (QC), H3C 3P8. Courriel : richer.francois@uqam.ca

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INTRODUCTION

Les lobes frontaux sont une des rgions les moins connues du cerveau. Cette rgion a t associe aux fonctions les plus nobles, comme lintention et la conscience. Elle a aussi t associe plusieurs psychopathologies. Les dommages aux rgions frontales peuvent affecter des fonctions aussi diverses que le mouvement, la cognition et la personnalit. Cette grande diversit est lie au fait que le cortex frontal entretient des liens troits avec les systmes limbique, moteur et sensoriel et contribue leur rgulation.

Les symptmes cognitifs les plus caractristiques des lsions du cortex frontal sont les dficits de contrle cognitif (aussi appel contrle excutif) (Luria, 1966; Stuss et Benson, 1986; Passingham, 1993; Fuster, 1997). Ces symptmes affectent la slection des reprsentations mentales. Des problmes de slection des rponses produisent des troubles de dcision et de planification des actions. Les personnes atteintes sont souvent hsitantes et dsorganises. De plus, des problmes de slection des perceptions produisent des troubles dattention, qui rendent les personnes distraites et ngligentes. Troisimement, des problmes de slection des informations en mmoire produisent des troubles de rcupration mnsique qui rendent les personnes susceptibles aux oublis.

Les troubles de contrle cognitif sont les symptmes cognitifs les plus

frquents. Ils sont observs aprs des dommages aux rgions frontales et sous-corticales (traumatisme cranien, dmence fronto-temporale, Huntington, Parkinson) et dans les troubles neurologiques diffus (Alzheimer, HIV, traumatisme crnien, mningite, hydrocphalie). Ils accompagnent aussi de nombreuses psychopathologies comme la dpression, lobsession-compulsion et la schizophrnie et peuvent aussi tre prsents dans des affections communes comme lalcoolisme et la toxicomanie, les troubles anxieux ou les troubles dattention et de comportement chez lenfant. Mme le vieillissement normal peut donner lieu des troubles de contrle cognitif. Les troubles du contrle cognitif affectent toutes les sphres dactivit de lalimentation la gestion des finances personnelles. Ils ont donc un impact majeur sur la qualit de vie et sur lautonomie dans les activits quotidiennes.

Notre comprhension des problmes de contrle cognitif est encore

peu dveloppe. Ils ont t dcrits comme des problmes dattention, des problmes de mmoire de travail, ou des problmes de planification, mais aucune de ces appellations ne rend compte de leur varit. Ils peuvent tre observs dans un grand nombre dactivits, de la perception la motricit, en passant par le calcul mental, le langage, la cognition spatiale et la mmoire. Cette htrognit est lie au fait que le cortex frontal est impliqu dans des processus gnraux qui influencent de nombreuses

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fonctions. Les troubles de contrle cognitif affectent plusieurs fonctions la fois, non pas par une perte fonctionnelle de base, mais par une mauvaise rgulation des processus cognitifs.

Les dficits de contrle cognitif affectent la rgulation des processus

cognitifs en fonction des buts (Shallice, 1988). De nombreux processus cognitifs peuvent tre considrs comme volontaires, dans un sens gnral. Cependant, seulement certains processus sont directement et systmatiquement contrls par un but, en opposition aux processus automatiss qui fonctionnent essentiellement sur la base dassociations apprises. Les buts sont transforms dans le cerveau en signaux de contrle qui modulent les processus cognitifs. Les processus de contrle cognitif dterminent la vitesse, la progression et lissue des processus tels que la slection des rponses, la slection perceptuelle et la slection dinformations apprises pendant lvocation mnsique. En raison de cette fonction rgulatrice, les dficits de contrle cognitif ont un impact important sur la plupart des activits. Ils affectent les points de dcision dans la planification des actions. Ils peuvent perturber les pisodes dattention causant des oublis quotidiens (effets personnels, listes, chiffres, instructions, vnements). Ils affectent aussi les communications (manques du mot, perte du fil de la conversation, perte de fluence) ainsi que ladaptation aux nouvelles situations. LE CONTRLE COGNITIF EST SENSIBLE AUX PARAMTRES DES TCHES

Les symptmes de contrle cognitif sont plus apparents dans certaines conditions. On les observe frquemment dans les tches nouvelles ou ambigus qui ne peuvent tre rsolues par des associations apprises. Par exemple, les difficults de contrle cognitif sont plus apparentes dans des combinaisons nouvelles de mouvements (ex : la srie gestuelle Poing-Paume-Tranche de Luria) que dans des squences gestuelles familires (ex: signer son nom) et plus apparentes face des problmes nouveaux qu des problmes pratiqus.

Les troubles de contrle cognitif apparaissent aussi quand la tche

comporte une interfrence entre des stimuli ou des rponses comptitrices. Ceci est bien illustr dans les tches dattention comme la tche Stroop o des noms de couleur sont crits dune couleur diffrente de celle indique par le mot (ex : Le mot Rouge crit en bleu). La comptition entre la rponse lue et la rponse de la couleur du mot dans cette tche affecte particulirement les patients prsentant des dsordres frontaux (Richer et al., 1993).

Les symptmes de contrle cognitif sont aussi sensibles aux

exigences cognitives des tches (prcision, limites de temps, difficult de

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traitement). Par exemple, les choix de rponses seront affects sils doivent tre effectus rapidement et selon une rgle dcisionnelle complexe ou arbitraire. Dans des conditions plus pratiques ou moins exigeantes, la performance dpend moins des mcanismes de contrle cognitif et sappuie davantage sur des processus de contrle automatiss dans lesquels les associations apprises facilitent la slection. Il est souvent dit que les symptmes de contrle cognitif sont lis la difficult cognitive de la tche ou leffort cognitif fournir. Toutefois, ces termes gnraux sont insuffisants pour expliquer les mcanismes lorigine des troubles de contrle cognitif. LA MAJORIT DES TCHES CONTIENNENT DES PISODES DE CONTRLE COGNITIF

Si on considre une tche demandant didentifier le dernier nombre dans les deux sries suivantes : (52-53- ?) et (70-62- ?). Les stimuli sont similaires, la rponse est identique mais, pour la majorit des gens, la deuxime srie requiert un pisode cognitif plus labor. Cet pisode cognitif comporte lactivation et lintgration de plusieurs types dinformation tels que la rgle principale (moins 8) ainsi que des informations apprises (ex : 12 8 = 4). Il implique aussi le maintien du premier chiffre de la rponse correcte (5), linhibition de linterfrence des rponses comptitrices (ex : 58) et peut-tre la vrification de la rponse (54 + 8 = 62).

La plupart des tches comportent de multiples pisodes de contrle

cognitif alternant avec des processus automatiques durant diffrentes phases de la tche. Les pisodes de contrle cognitif sont ncessaires quand il faut intgrer plusieurs types dinformation lie au but pour prendre une dcision. Selon la tche examine, les pisodes de contrle cognitif sont parfois appels pisodes de dcision intentionnelle, pisodes attentionnels ou pisodes de rcupration mnsique.

Mme lorsquune action est simple ou hautement pratique (ex :

manger un repas), les processus de contrle cognitif peuvent tre ncessaires durant de brefs intervalles, comme avant linitiation dune action, certains points dcisionnels critiques ou des moments plus exigeants au cours desquels les habitudes ou indices associatifs ne peuvent spcifier la rponse. tant donn que les dficits de contrle cognitif affectent seulement de petits intervalles au sein de tches prolonges, la sensibilit des tches aux troubles de contrle cognitif peut varier considrablement selon limpact de ces intervalles critiques sur la performance. Par exemple, les tches requrant de changer dune rgle une autre certains moments sont plus sensibles aux dficits de contrle cognitif que les tches rgle unique car les changements de rgle

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requirent plus de contrle cognitif (Lawrence, Sahakian, Hodges et al. 1996; Lawrence, Sahakian, Rogers, Hodges et Robbins, 1999). LES ERREURS DE CONTRLE COGNITIF SONT LE REFLET DE PROCESSUS COMPTITIFS

Les dficits de contrle cognitif sexpriment souvent par des erreurs telle la slection incorrecte dune rponse alternative. La slection dune rponse est particulirement atteinte lorsquil y a comptition entre plusieurs rponses ou lorsque les indices de slection sont faibles comme dans les rponses voques de mmoire (Petrides, 1985; Passingham, 1993; Decary et Richer, 1995; Fuster, 1997). La rponse correcte est souvent remplace par une autre rponse potentielle bien apprise, qui donne une erreur de capture (ex: continuer chez soi au lieu darrreter au magasin comme prvu), ou bien, par une rponse rcente, ce qui donne une erreur de persvration. Les erreurs peuvent aussi tre des rponses qui pourraient normalement suivre la rponse correcte telles les erreurs dinversion squentielle qui sont frquentes dans les squences motrices rapides ou dans le langage (ex: dire sauge au lieu de chose). Les rponses incorrectes peuvent aussi simplement partager certaines caractristiques avec la rponse correcte comme lemplacement gnral qui donne lieu des erreurs de substitution dobjet (ex: jeter le bonbon au lieu du papier qui le recouvrait). Bref, il apparat que le contrle cognitif influence la comptition entre les rponses. UN MODLE DU CONTRLE COGNITIF

Les symptmes de contrle cognitif demeurent mal compris. Ils sont souvent dcrits par une liste de symptmes ou selon des fonctions gnrales, par exemple des difficults de planification ou de mmoire court terme. Plusieurs hypothses gnrales ont t proposes pour expliquer les fonctions cognitives frontales. Certaines de ces hypothses ont mis lemphase sur la capacit des circuits frontaux maintenir une information en mmoire court terme (Goldman-Rakic, 1987). Dautres auteurs ont mis en lumire les fonctions de supervision des lobes frontaux (Shallice, 1988) ou encore leur fonction de rgulation de lapprentissage associatif (Petrides, 1985). Toutefois, de nombreuses rgions du cerveau ont une capacit de mmoire court terme et les lsions frontales ne produisent pas un problme de maintien de linformation court-terme mais plutt des problmes dutilisation de cette information de manire intentionnelle. De plus, plusieurs rgions sont impliques dans lapprentissage associatif. Les systmes frontaux sont uniques par leur contribution dominante aux fonctions de contrle cognitif. Ces fonctions sont certainement dpendantes de lactivation de reprsentations court-terme et elles peuvent tre utiles dans de nombreuses situations

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dapprentissage, mais leur rle principal est la rgulation des processus cognitifs contrls par les buts.

Des modles plus spcifiquement adapts aux fonctions de contrle

cognitif des circuits frontaux ont proposs que le cortex frontal est impliqu dans des mcanismes gnraux tels que lintgration temporelle entre des processus sensoriel et moteur (Fuster, 1997) ou la slection intentionnelle des rponses (Passingham, 1993).

Des travaux rcents suggrent que deux proprits des systmes

frontaux sont particulirement importantes pour comprendre les symptmes de contrle cognitif: 1) le cortex frontal module lactivit des autres rgions du cortex selon les priorits, 2) cette modulation produit une consolidation progressive de lactivit dans des boucles rcurrentes entre le cortex frontal et les autres rgions qui sous-tend les pisodes de contrle cognitif.

1) Les systmes frontaux interagissent avec les autres systmes crbraux afin de biaiser certains processus cognitifs en fonction des buts atteindre (Schultz et Dickinson, 2000). Par exemple, les systmes sensoriels des cortex postrieurs montrent une activit comptitrice durant la cognition et les signaux frontaux orientent ces activits en fonction des stimuli recherchs. Par exemple, dans les tches dattention les signaux frontaux peuvent aider slectionner les perceptions selon des reprsentations de stimuli-cibles. Des mcanismes similaires peuvent aussi aider slectionner les rponses en fonction de leur pertinence par rapport aux consignes de la tche. Une fonction majeure du contrle cognitif serait donc le contrle de la comptition entre diffrentes possibilits dans la slection perceptuelle, la slection de rponses et la rcupration dinformations en mmoire.

2) Les pisodes de contrle cognitif comportent une consolidation

progressive des informations qui ont un lien avec le but. Les circuits qui relient les systmes frontaux et dautres rgions crbrales intgrent de multiples sources dinformation sur la base de leur pertinence par rapport au but. Cette activit dintgration circule travers les circuits et se dveloppe graduellement vers une reprsentation finale (ex: la rponse slectionne). Le temps de consolidation peut tre affect par le taux daccumulation des informations pertinentes ainsi que par les effets dinterfrence des stimuli ou rponses comptitrices.

Le mcanisme de consolidation peut expliquer plusieurs proprits

des problmes de contrle cognitif, incluant la sensibilit des facteurs comme la nouveaut, linterfrence, les exigences de la tche et les limites de temps. Durant la consolidation cognitive, linformation relative au but est accumule dans des rseaux neuronaux durant de brefs intervalles. Les erreurs surviennent parce que les pisodes de contrle cognitif sont sujets

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linterfrence durant la consolidation. La nouveaut et la difficult de la tche pourraient affecter la consolidation en rduisant la quantit dinformations apprises pertinentes la tche. La performance dpend alors plus fortement des pisodes de contrle cognitif. Finalement, les limites de temps dune tche augmentent les probabilits de consolidation incorrecte et peuvent donc augmenter le nombre derreurs. LE RALENTISSEMENT ET LA VARIABILIT DE LA PERFORMANCE REFLTENT DES PROBLMES DE CONSOLIDATION

Le ralentissement de la performance est un des symptmes majeurs des dsordres frontaux et striataux. Les patients sont lents linitiation et parfois durant lexcution des mouvements (Brown et Marsden, 1988; Bhatia et Marsden, 1994; Lepage et al., 1999). Les tches plus complexes exacerbent ce ralentissement, suggrant quil est partiellement li la complexit des processus cognitifs impliqus. Les problmes de contrle cognitif amnent aussi une grande variabilit dans la vitesse de performance, les rponses rapides normales alternant avec des rponses trs lentes (Jahanshahi, Brown et Marsden, 1993; Richer et Boulet, 1999). Cette variabilit indique que les pisodes de slection de rponses peuvent se consolider adquatement mais que leur consolidation est sujette des fluctuations.

Il faut plus plus ou moins de temps pour consolider un pisode de

contrle cognitif selon la difficult accder aux informations pertinentes et selon le niveau dinterfrence prsent. Des donnes rcentes suggrent que les variations dans la rapidit des rponses dans les choix rapides sont lies au taux daugmentation de lactivit des cellules du cortex frontal durant la prparation de la rponse (Hanes et Schall, 1996). Il est possible que les dsordres frontaux diminuent le taux de consolidation des choix de rponse en les rendant plus sensibles des variables telles que linterfrence, la complexit ou la nouveaut.

Les problmes de contrle cognitif peuvent aussi affecter le contrle

temporel des rponses durant la prparation de rponses simples ou rythmiques (Halsband, Ito, Tanji et Freund, 1993; Richer et Boulet, 1999). La variabilit temporelle dans linitiation des rponses peut tre rduite par des indices temporels tel un dcompte (Richer et Boulet, 1999), ce qui suggre que des stimuli peuvent contrler la prparation motrice et compenser pour la variabilit dans le contrle temporel de la rponse. LES PROBLMES DANS LES SQUENCES DE MOUVEMENTS REFLTENT UNE SENSIBILIT LINTERFRENCE

Il est reconnu depuis longtemps que les dsordres frontaux affectent les rponses srielles (Luria, 1966; Benecke, Rothwell, Dick, Day et

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Marsden, 1987; Passingham, 1993). Ces dficits ont t observs dans des problmes complexes ou des labyrinthes, mais aussi dans de courtes squences de mouvements (Shallice, 1982; Canavan et al., 1989; Owen, Downes, Sahakian, Polkey et Robbins, 1990; Glosser et Goodglass, 1990; Karnath et Wallesch, 1992). Les squences de rponses requirent la slection rapide de plusieurs rponses adjacentes. Dans ces situations, les processus de contrle cognitif sont ncessaires pour assurer un performance fluide et prvenir linterfrence entre les diffrentes rponses. Lactivit neuronale et limagerie fonctionnelle indiquent que les structures fronto-striatales jouent un rle majeur dans la prparation et lexcution des squences de mouvement (Barone et Joseph, 1989; Mushiake, Inase et Tanji, 1991; Passingham, 1993; DEsposito et al., 1995; Bunge, Klingberg, Jacobsen et Gabrieli, 2000; Adcock, Constable, Gore et Goldman-Rakic, 2000; Fink, Dolan, Halligan, Marshall et Frith, 1997).

Les patients ayant un dsordre frontal ou striatal montrent des erreurs dans la performance de squences dactions, particulirement lorsque la vitesse de rponse est augmente (Jahanshahi et al., 1993; Bradshaw et al., 1992; Lepage et Richer, 1996; 2000; Bloxham, Mindel et Frith, 1984; Willingham, Koroshetz, Treadwell et Bennett, 1995; Georgiou, Bradshaw, Phillips, Chiu et Bradshaw, 1995; Richer, Bdard, Lepage et Chouinard, 1998). Les dcisions sont donc sujettes linterfrence des dcisions adjacentes. Ceci suggre que les pisodes de slection des rponses adjacentes interfrent entre eux et que cette interfrence est exacerbe chez les patients. LES TROUBLES DE CONTRLE COGNITIF PEUVENT AFFECTER LA PERCEPTION

La perception est souvent une affaire de catgorisation. Les catgorisations ou dcisions perceptuelles sont souvent effectues dans des contextes ambigus ou comportant des distracteurs et requirent un contrle cognitif (un pisode dattention).

Les dsordres frontaux et striataux peuvent produire des dficits

significatifs dans les tches dattention perceptuelle. Ils affectent le reprage de stimuli-cibles parmi des distracteurs (Brouwers, Cox, Martin, Chase et Fedio, 1984; Brown et Marsden, 1988; 1991; Sharpe, 1990; Richer, Decary, Lapierre, Rouleau, Bouvier et Saint-Hilaire, 1993). Ils affectent galement la catgorisation perceptuelle dans des contextes dinterfrence. Par exemple, dans une tche o un stimulus-cible doit tre identifi parmi une squence rapide de stimuli, les patients ayant un dommage frontal ou striatal font plus derreurs que des sujets contrles lorsquun distracteur suit de prs la cible (voir Figure 1) (Richer et Lepage, 1996; Richer et al., 2002). Un distracteur qui suit de prs une cible produit un effet de masquage, une brve comptition perceptuelle qui affecte la

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perception de la cible et augmente la probabilit de voir le distracteur plutt que la cible (Di Lollo, Enns et Rensick, 2000; Raymond, Shapiro et Arnell, 1992). Cette comptition est rsolue par une rponse attentionnelle qui biaise les processus perceptifs en faveur de la cible. Les dsordres frontaux augmentent la priode durant laquelle les pisodes de catgorisation perceptuelle peuvent tre perturbs.

Le rle des lobes frontaux dans lattention perceptive commence tre mieux connus. On sait que les circuits frontaux interagissent avec les cortex sensoriels de faon rguler leur activit selon les buts perceptifs du moment (ex: reprer les oiseaux dans un arbre) (Fuster, Bauer et Jervey, 1985; Colby et Goldberg, 1999; Hopfinger, Buonocore et Mangun, 2000; Miller et Cohen, 2001; Kastner et Ungerleider, 2000). Une activit frontale est observe durant la slection de stimuli-cibles parmi des distracteurs et durant la catgorisation des stimuli (Kastner et Ungerleider, 2000; Reynolds, Chelazzi et Desimone, 1999; Rainer, Assad et Miller, 1998; Kim et Shadlen, 1999; Thompson et Schall, 1999).

Limagerie crbrale fonctionnelle durant les tches de dcision

perceptuelle montre que les circuits frontaux sont impliqus (Richer et al., soumis). Lorsque les sujets tentent didentifier les cibles parmi une squence rapide, linterfrence des distracteurs augmente lactivation dans les rgions corticales frontale et paritale (voir Figure 1). Les processus de contrle cognitif ncessaires aux dcisions perceptuelles sous interfrence pourraient dpendre de linteraction entre ces rgions. Ces donnes appuient lhypothse que les pisodes de contrle cognitif comportent une priode de consolidation des interactions entre le lobe frontal et dautres rgions crbrales.

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(A)

(B) Figure 1. A) Identification dune lettre cible dans une squence rapide

lorsque la cible et le distracteur suivant sont spars de 83 ms, 116 ms, ou 166 ms. (MH : maladie de Huntington) B) Activation crbrale fonctionnelle (IRMf) des circuits fronto-paritaux associs lidentification dun stimulus cible lorsquil est suivi dun distracteur aprs 83 ms.

LES TROUBLES DE CONTRLE COGNITIF PEUVENT AFFECTER LAPPRENTISSAGE Lapprentissage sensorimoteur est associ des changements dans les processus de contrle de la performance. Dans les phases initiales, des processus de contrle cognitifs sont ncessaires pour planifier les rponses car il y a peu dassociations automatiques tablies. Avec la pratique, des liens associatifs appropris ou des programmes moteurs se dveloppent et le contrle des mouvements passe dpisodes frquents de contrle cognitif un degr croissant de contrle automatique ou prdictif (Schmidt, 1982). Les systmes fronto-striataux montrent des changements

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166 116 83Intervalle Cible Distracteur (ms)

Taux

de

rreu

rs

MHFrontauxContrles

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dactivit lis lapprentissage sensorimoteur (Shadmehr et Holcomb, 1997; Petersen, vanMier, Fiez et Raichle, 1998). Toutefois, il nest pas clair quel point ces changements dactivit refltent des changements dans le degr de contrle cognitif dans les mouvements au cours de lapprentissage ou dautres aspects de lapprentissage.

Les dficits de contrle cognitif peuvent affecter les mouvements peu pratiqus. Par exemple, les patients avec des dommages frontaux ou striataux montrent une mauvaise performance initiale dans les tches dapprentissage sensorimoteur. Dans les mouvements inverss en miroir, les patients montrent des problmes significatifs de contrle de la trajectoire (voir Figure 2) (Boulet et al., soumis; Richer, Chouinard et Rouleau, 1999). Dans les tches de poursuite visuo-motrice, les patients ncessitent des vitesses plus lentes pour maintenir un niveau de prcision normal (Willingham, Koroshetz et Peterson, 1996). Ainsi, les dsordres frontaux et striataux affectent le contrle cognitif des mouvements peu pratiqus. Les processus de contrle cognitif peuvent tre recruts durant le mouvement en raison dun manque de programmes appris.

Plusieurs tudes ont suggr que les dsordres frontaux et striataux

produisent des problmes dans lapprentissage de rgles dassociation stimulus-rponse arbitraires (Petrides, 1985; Maddox et Filoteo, 2001; Knopman et Nissen, 1987; Saint-Cyr, Taylor et Lang, 1988; Pascual-Leone et al., 1993; Willingham et Koroshetz, 1993; Jackson, Jackson, Harrison, Henderson et Kennard, 1995; Doyon et al., 1997). tant donn que les problmes de contrle cognitif affectent la slection de rponses dans de nouveaux contextes, il est difficile de dpartager les problmes dapprentissage des problmes de contrle dans ces situations. Avant quune association stimulus-rponse soit bien apprise, la slection de la rponse implique de rsoudre la comptition entre des associations correctes et incorrectes, un processus qui ncessite le contrle cognitif. Par consquent, la difficult peut reposer autant sur la rcupration dinformations faiblement apprises que dans lacquisition dassociations conditionnelles.

Le lien entre les dficits de contrle cognitif et lacquisition demeure

encore nbuleux. Les effets des dsordres fronto-striataux dans les tches dapprentissage sensorimoteur sont en partie attribuables des dficits de contrle cognitif et il est souvent difficile disoler des troubles dacquisition qui soient indpendants du contrle cognitif. Il faudra mieux connaitre les fonctions des circuits fronto-striataux dans le contrle de la performance avant que leur rle dans lapprentissage puisse tre compris adquatement (Wise, 1996).

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Mouvements de pointage en miroir Huntington Contrle

Figure 2. Exemples de tracs raliss lors des premiers essais dune tche de pointage en miroir sur une tablette graphique par un patient ayant la maladie dHuntington et un sujet contrle. Les mouvements taient raliss du centre vers une cible priphrique.

CONCLUSIONS

Les troubles de contrle cognitif ont une importance majeure pour la performance des activits quotidiennes. Cependant, notre comprhension de ces troubles est trs prliminaire. Des donnes rcentes permettent maintenant de commencer dvelopper des modles neuroscientifiques de ces symptmes. Les systmes frontaux impliqus dans les processus de contrle cognitif ont quelques proprits fondamentales: 1) Ils interagissent avec dautres systmes crbraux pour rguler les processus cognitifs en fonction du but de la tche. 2) Ils grent des pisodes transitoires qui sont recruts des intervalles critiques au cours dune tche. Ces pisodes de contrle cognitif intgrent des informations sensorielles, mnsiques et motivationnelles pertinentes aux exigences de la tche. La consolidation de ces pisodes dpend de nombreux facteurs dont la facilit daccs aux informations pertinentes et le niveau dinterfrence. Les travaux futurs devront clarifier les contributions des diffrentes portions des circuits frontaux dans les signaux de rgulation lis aux buts. Ces tudes aideront dvelopper des modles plus prcis des dficits de contrle cognitif qui permettront de mieux prdire la performance dans les activits quotidiennes.

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Abstract

THE FRONTAL LOBES AND COGNITIVE CONTROL Dysfunction in the frontal lobes produces cognitive control problems which affect action planning, perceptual attention and memory retrieval. These deficits are observed in a majority of patients with a psychopathology or a central neurological disorder. Cognitive control deficits especially affect tasks which are novel, sequential, or which have high cognitive demands or interference. Errors produced by the affected persons (e.g. substitutions, capture errors, perseverations) indicate that competitive processes are involved. Recent data suggest that frontal cortex interacts with other brain regions to regulate these competitive processes in favor of immediate goals. Cognitive control may thus involve a consolidation of activity in recurrent fronto-posterior circuits. Perturbations of these consolidation processes by interference may help explain many aspects of cognitive control symptoms.

Key words : Attention, executive control, voluntary action planning, working memory, response selection, perceptual categorization, memory retrieval, cortex, striatum

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